新能源汽车电机 头豹词条报告系列

新能源汽车电机行业分类 按照电机的工作电源划分，可将电机划分为直流电机和交流电机。交流电机中，按照定子和转子的转速一致性划分，又可划分为同步电机和异步电机。当前新能源汽车驱动电机中较为常见的是交流电机中的永磁同步电机 与鼠笼式异步感应电机，其中永磁同步电机在国内最为流行。 根据高工锂电的数据，2021年，永磁同步电机/感应异步电机/其他电机的累计装机量分别为323/17/2万台，占比分别为94%/5%/1%。永磁同步电机占据了目前新能源汽车电机市场上的绝对主流，而轮毂电机为新能源汽车电机未来的发展方向。 随着永磁材料性能的提高和成本的降低，永磁同步电动机以其高效率、高功率因数和高功率密度等优点，正逐渐成为电动汽车驱动系统的主流电机之一。永磁同步电动机(PMSM)系统具有高控制精度、高转矩密度、良好的转矩平稳性以及低噪声的特点，通过合理设计永磁磁路结构能获得较高的弱磁性能，提高电动机的调速范围，因此在电动汽车驱动方面具有较高的应用价值。 永磁同步电动机 这种电机是将永磁体转移到转子上，然后将电磁铁放在定子(壳)上，利用外部电机控制器将各种励磁绕组由正绕组交替切换到负绕组，这样就省去了电刷及其维护，进而产生旋转磁场。其优点是使用寿命长，效率高，维护费用低。缺点是初期成本较高，电机速度控制器较复杂。这种类型的电机在电动自行车和踏板车等小型汽车的市场上非常受欢迎，并用于一些辅助汽车应用中，如电动助力转向辅助。 无刷直流电动机 直流电机允许来自汽车电池的直流电流通过弹簧加载的碳或铅“电刷”传输到转子绕组，该电刷为连接到导线绕组的旋转触点提供能量。其优点是初始成本低，可靠性高，电机易于控制。改变电压可以调节电机的转速，改变电流，进而控制其扭矩。缺点包括电刷和触点的使用寿命和维护成本较低。因此，除了一些印度铁路机车，这种类型的电机很少用于交通运输。 直流电动机 新能源汽车电机分类 鼠笼式异步电动机是一种常见的交流电机类型，其特点是转子上有一组类似于鼠笼的铜条，因此得名鼠笼式异步电动机。这种电机通常由定子和转子两部分组成，其中定子上的线圈产生旋转磁场，转子中的铜条则在这个磁场中感应电流，从而产生转矩，具有结构简单、可靠性高、维护费用低等特点，因此被广泛应用于各种工业生产场景中。鼠笼式异步电动机的功率范围广泛，从几十瓦到几兆瓦不等，可适应不同场合的需求。不过，鼠笼式异步电动机的启动电流较大，效率相对较低，且在低转速时容易产生噪音和振动。 鼠笼式异步电机 轮毂电机将动力、传动与制动装臵均集成到轮毂内，一方面，底盘结构简单归一，极大地节省车内空间，有效提高传动效率的并大幅节省能源；另一方便，利用轮毂电机，整车厂家可以减少零部件数量，缩短研发新款车型周期。综合来看，轮毂电机在能源管理、动力调配上具备突出优势，管理更加智能。轮毂驱动技术尚不成熟但有一定优势，可能是未来新能源汽车动力系统革命的重要发展方向。 轮毂电机 新能源汽车电机行业特征 新能源汽车电机行业属于技术高度密集型行业，中国新能源汽车产业在近年来得到了快速发展，政策法规引 导、产业布局合理、技术创新加速、市场需求增长等多重因素共同推动了新能源汽车产业的蓬勃发展。根据工信部数据统计，2022年中国新能源汽车持续爆发式增长，产销分别完成705.8万辆和688.7万辆，分别同比增长 [6] 96.9%和93.4%，广大的下游应用市场促进的新能源汽车电机行业的蓬勃发展。 [7 技术壁垒高 新能源汽车电机行业属于技术高度密集型行业，电机制造门槛高、创新投入大，技术壁垒高。 电机驱动系统相当于燃油车中的发动机，其驱动特性决定了电动车的爬坡、加速能力及最高车速等汽车行 驶的主要性能指标。《中国制造2025》重点领域技术路线图提出，乘用车驱动电机20s有效比功率不低于4kW/kg，商用车30s有效比扭矩不低于19Nm/kg。但目前国内的电机功率密度在2.8-3.0kW/kg，根据 《国家标准GB/T18488.1—2015》中对电机性能的新要求，中国电机产业发展任重道远。且电动汽车电机相比一般工业电机有更高的技术要求：基于电动车的特点，为了提高最高时速，电动机应有较高的瞬时功 率和功率密度(w/kg)。为了提高1次充电行驶距离，电动机应有较高的效率，而且电动车是变速工作的，所以电动机应有较高的高低速综合效率。这就要求电动汽车中的电动机比一般工业应用的电动机性能更高， 可以归纳为高功率密度、全工作区域内高效、高性能（包括低速大转矩、宽恒功率区、高动态响应）、高环境适应性等。 采用永磁电机成为基本趋势 新能源汽车采用永磁电机是基本趋势，目前特斯拉电动车的电机已经由感应电机技术路线转向永磁电机。 永磁同步电机因其功率密度高、调速范围大等特性，在中国及日本、韩国等新能源乘用车上广泛应用，根据NE时代整理的数据，新能源汽车用电机装机量在过去3年中增长了5.15倍，规模从141.5万台/年暴增至 870.4万台/年。其中根据高工产研电动车研究所（GGII）的数据，2021年，永磁同步电机/感应异步电机/其他电机的累计装机量分别为323/17/2万台，占比分别为94%/5%/1%。预计随着补贴退坡及市场竞争 淘汰，未来集中度将进一步提升。 行业集中度高 新能源汽车电机、电控市场百花齐放，比亚迪独占鳌头 从新能源汽车电机装机量看，目前仍以比亚迪等新能源汽车制造商为主，该类企业具备强大的新能源汽车产能以及相关产业链配套能力，在新能源汽车电机的技术研发等具有较大优势，比亚迪、北汽新能源以及 宇通客车三家车企的新能源汽车电机装机量分别占据的市场份额是25%、9.2%和4.8%，三者合计占比 39%。其余众多专业零部件供应商以及汽车厂商的市场占比合计61%。从新能源汽车电控领域市场来看， 市场大头依然被新能源汽车领域厂商把控，比亚迪和北汽新能源的电控市场份额分别是25%和9.2%；联合汽车电控装机占比7%。其余专业零部件厂商或第三方电控厂商的市场份额均较低。 萌芽期 1800~1960 1834年美国人达温坡特(Davenport)在布兰顿城街上演示他自己制造的小电池车开始，电动车逐渐发 展达到兴盛。19世纪末，汽车制造成功，由于汽车的性能远高于电动车，使电动车受到排挤。20世纪60年代，美国人约翰·戴维斯（John D. Davis）发明了一种交流异步电动机，这种电动机具有高功 率密度、高效率、低成本等优点，成为了当时最先进的电机。但由于当时电池技术不发达，这种电动 机并未被广泛应用。 新能源汽车产业在美国受到小范围的关注，但整体发展缓慢。 启动期 20世纪60年代，汽车已成为城市主要污染源，70年代出现了石油危机，这使电动车重又得到重视。 各国政府开始制定法规研制电动车。20世纪80年代，随着永磁材料和电子技术的发展，永磁同步电 机开始受到重视。永磁同步电机具有高效率、高功率密度、小体积等优点，逐渐成为新能源汽车驱动电机的主流技术。1996年，通用汽车推出了第一辆现代电动汽车EV1。2006年，特斯拉公司成立， 开始生产电动汽车。 新能源汽车产业开始起步，世界各国开始加大对新能源汽车的研发投入。 高速发展期 2010~2023 21世纪初，随着锂离子电池的发展，新能源汽车的市场逐渐扩大。同时，永磁同步电机也在不断升 级，出现了多级减速、复合材料等新技术，使得电机性能得到了大幅提升。近年来，随着电动汽车市场的快速发展，驱动电机技术也在不断创新。比如，无刷直流电机、电磁感应电机等新型电机技术的 出现，使得电机的效率和性能都得到了进一步提升。 由于技术的进步以及环保观念的兴起，新能源汽车逐渐得到社会重视，近年来，在国家大力提倡发展 新能源汽车的政策支持下，整个新能源汽车行业呈现出蓬勃发展的态势。 新能源汽车电机产业链上游为金属原材料供应商以及零部件供应商，其中金属原材料供应商多为大型上市公 司，包括生产永磁体的金力永磁、正海磁材等，上游零部件的供应商较多。产业链中游为驱动电机制造商，代表性制造商有大洋电机、汇川技术等。产业链下游为新能源汽车整车制造商，代表性制造商有特斯拉、蔚来、比亚 迪等，以及大大小小的第三方供应商，如江特电机、大洋电机、方正电机、信质电机、 正海磁材、尼得科（中纺 锐力）、东方电机等。 当前中国电机行业竞争格局稳定，龙头企业凭借稳固的优势地位对下游客户具备一定的议价能力；驱动电机产业的特点及使用趋向要求其本身具备一定的技术门槛，这也决定了电机企业受上游原材料成本上涨的压力向下 游传导较为通畅。现阶段，中国已具备自主开发驱动电机的能力。国产电机制造商在制造技术上无明显短板，尤 产业链上游 生产制造端 原材料、零部件供应商 上游厂商 斯凯孚（中国）有限公司 江西金力永磁科技股份有限公司 北京中科三环高技术股份有限公司 查看全部 产业链上游说明 新能源汽车电机产业链上游为钢材、稀土永磁、铜材等原材料以及定子、轴承等核心零部件的供应商。其中，钕铁硼、硅钢、铜材等材料在总成本中占比较高，根据上海电驱动数据，原材料采购成本 占电机总成本的93%。原材料中成本占比较高的是用于制造永磁体的钕铁硼磁钢、用于制造电机定转子冲片、铁芯的硅钢，和用于制造线圈的铜材等。钕铁硼是新能源汽车驱动电机核心零部件定子与转 子的主要原材料，钕铁硼磁材具有高效率、小型化、轻量化的优势。当前中国钕铁硼磁材年产能为350,000吨，2022年全年中国钕铁硼磁材毛坯产量为200,000-220,000吨。2022 年，工信部、自然 资源部下达的稀土开采、冶炼分离总量控制指标分别为 21 万吨、20.2 万吨，同比分别增长 25%、 24.7%。2023年预计对钕铁硼磁材的需求量将同比增加2,600-3,900吨，达到28,600-30,000吨上 下。中国拥有全球范围内最多的稀土资源储量，丰富的稀土资源为行业带来良好发展基础。而在一台 驱动电机的主要零部件中，价值量最高的是定转子和磁钢，成本占比分别为37.8%和7.5%，均价分别为915.2和665.3元。中国作为全球范围内稀土资源储量最充足的国家，丰富的稀土资源和先进的加工 提炼技术为驱动电机上游产业夯实了稳固基础。 中 产业链中游 品牌端 新能源车整车制造商、第三方供应商 中游厂商 深圳市汇川技术股份有限公司 中山大洋电机股份有限公司 弗迪电池有限公司 查看全部 产业链中游说明 新能源电机产业中游参与者主要是整车厂和第三方供应商两大类。目前国内市场呈现出整车厂与专业 第三方分庭抗礼的局势。前十企业中，整车企业驱动电机市场份额合计34.3%，第三方独立电机公司驱动电机市场份额28.1%。其中，具备电驱动系统整体集成设计能力的整车厂有比亚迪、特斯拉、北 汽新能源、蔚来汽车等；2021年驱动电机行业集中度不高，前三家企业合计市占率为29.8%。其中，比亚迪、特斯拉和方正电机的市场份额排名前三，分别为13.2%、9.9%和6.7%。比亚迪和特斯拉均 为整车企业，比亚迪电机电控份额由于自家新能源车销量高而占据Top1位置，其电机电控份额即相当于其新能源车市场份额。国内第三方供应商有其他电机转型而来的企业、专业新能源汽车电机企业和 国际先进制造商。其中凭借原始技术积累，从其他电机转型而来的供应商占最大比重，如江特电机、大洋电机、方正电机等。但其格局仍较分散，最大第三方电机供应商是方正电机。新能源汽车三大核 心零部件中电机的毛利率水平较低，行业平均毛利率仅有0.9%，且原材料在成本中占比很高，毛利率 下降空间有限。国内电机制造商在制造技术上无明显短板，同时拥有成本及快速响应优势。在搭载电机类型上，中国车企主要采用永磁同步电机，占比高达94%，而欧美车企主要搭载交流异步电机。永 磁同步电机需要用到稀土资源，基于资源的控制和制造成本的考虑，欧美市场的大部分纯电动车或混动车型，采用的交流异步电机。目前，特斯拉Mo